(English) เข็มทิศควอนตัม

เข็มทิศควอนตัม เข็มทิศควอนตัมต่างจากเข็มทิศทั่วไปและระบบนำทางดาวเทียมตรงการผนวกรวมกันของเครื่องวัดความเร่งควอนตัมและเครื่องไจโรสโคปควอนตัมเพื่อให้ได้มาซึ่งการนำทางในปริภูมิได้อย่างเพียงลำพัง เทคโนโลยีการนำทางเฉื่อยของเราที่เสริมด้วยตัวกรองคาลมานที่เคยช่วยมนุษย์ขึ้นไปถึงดวงจันทร์มาแล้ว จะสามารถนำทางพวกเราไปที่ดวงจันทร์ใดก็ได้ การกำหนดพิกัดบนโลกและอวกาศ ระบบนำทางเฉื่อยระดับสูง เทคโนโลยีควอนตัม: เครื่องวัดการแทรกสอดของอะตอมแบบใช้ห้วงแสงเลเซอร์ที่ใช้ เป็น การวัดการแทรกสอดจากแหล่งกำเนิดจุด ที่อาศัยการขยายตัวจากความร้อนของกลุ่มอะตอมเย็นในการบันทึกการเลื่อนเฟสที่แปรผันตามความเร็วตามแนวระนาบลงบนหัววัด อะตอมเย็นด้วยเลเซอร์ที่ถูกปล่อยออกมาจากกับดักแสง (ตกอย่างอิสระ) จะค่อยๆขยายตัวออกไป ลำดับของห้วงแสงรามานสามลำทำให้เกิดการแทรกสอดแบบ Mach-Zehnder ในคลื่นสสารอะตอมเดี่ยวที่ส่งผลออกไปทุกทิศทางในหนึ่งครั้งของการดำเนินการ ความเร่งที่แนวเดียวกับห้วงแสงรามานและเวกเตอร์การหมุนในระนาบตั้งฉากจะถูกวัดพร้อมกันผ่านริ้วเชิงระยะที่เกิดจากการกระจายตัวของกลุ่มอะตอม เข็มทิศอะตอมประกอบด้วย การแทรกสอดจากแหล่งกำเนิดจุด (PSI) 3 ชุด ผลกระทบทางตรงต่อสังคม: ยานพาหนะแบบพรางตัว ดาวเทียมเข้าถึงไม่ได้สำหรับเรือดำน้ำแบบจมมิด โครงสร้างพื้นฐานการขนส่งลำเลียงน้ำมันที่อันตราย การนำทางยานอวกาศความแม่นยำสูง การใช้ประโยชน์อื่น ๆ: การนำทางสัมพันธ์กับแรงเฉื่อย (หรือ การนำทางเฉื่อย) เช่น เครื่องไจโรสโคป และเครื่องวัดระดับความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงโลก เทคโนโลยีควอนตัมทางเลือก: การวัดการแทรกสอดของอะตอมในร่องนำด้วยเทคโนโลยีชิปอะตอม เครื่องวัดการแทรกสอดแบบRamsey–Borde ชนิดสมมาตร (ลำอะตอมเคลื่อนที่สวนทางกัน) ไจโรสโคปสภาพนำยวดยิ่ง ไจโรสโคปชนิดฮีเลียมของไหลยวดยิ่ง ...

(English) การวัดอัตราเร่งเชิงควอนตัม

การวัดอัตราเร่งเชิงควอนตัม การวัดการแทรกสอดเชิงควอนตัมอาศัยการสอดคล้องกันของสถานะทับซ้อน โดยเมื่อส่วนที่กระทำการแทรกสอดนั้นเป็นอะตอมเย็นแทนที่จะเป็นแสง การควบคู่ที่แข็งแรงกับสิ่งแวดล้อมอันเนื่องมาจากสภาพการเกิดขั้ว โมเมนต์แม่เหล็ก และ ภาคตัดขวางการกระเจิง ที่ให้ค่าสูงของอะตอมเย็น ทำให้ได้มาซึ่งเครื่องมือวัดที่มีความไวและความแม่นยำที่ดีที่สุดในปัจจุบัน การกำหนดพิกัดบนโลกและในอวกาศ การนำทางในความมืด เมื่อไรที่สัญญาณติดต่อระหว่างแสงกับดาวเทียมสูญหายหรือห่างไกลเกินที่จะติดต่อกันได้ เมื่อนั้นการนำทางก็จะล้มเหลวทันที เครื่องวัดความเร่งของการเคลื่อนที่เชิงควอนตัมที่บอกระยะห่างสัมบูรณ์จากจุดตั้งต้นที่กำหนดไว้ด้วยความแม่นยำภายในเวลาที่กำหนด จะสามารถทำให้ห้องนักบินอยู่ในโหมดพรางตัวอย่างสมบูรณ์โดยปราศจากการขึ้นกับระบบกำหนดตำแหน่งฐานดาวเทียม ตำแน่งของยานพาหนะที่ได้บันทึกไว้ด้วยความแม่นยำมากกว่าหนึ่งพันเท่าของเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน บ่งบอกถึง ความถูกต้องในระยะยาว อันยากจะเทียบได้ (< 2 กิโลเมตร หลังจาก 1 เดือน) โดยไม่จำเป็นต้องเทียบกับค่าอ้างอิงภายนอกอีกครั้ง เทคโนโลยีควอนตัม: อะตอมเย็นด้วยเลเซอร์ชนิดรูบิเดียม-85 ตกอย่างอิสระภายในระบบสุญญากาศระดับสูงในเวลาเดียวกับที่ห้วงแสงรามานนั้นทำการแบ่งแยกกลุ่มอะตอม สลับสถานะ และนำกลุ่มอะตอมกลับมารวมกันอีกครั้ง ณ หน้าต่างสังเกตการณ์สุดท้าย ฟังก์ชันคลื่นของสองเส้นทางที่แยกจากกันได้กลับมาแทรกสอดกันและจำนวนอะตอมในสถานะพื้นกับสถานะพื้นกึ่งเสถียรจึงได้รับการตรวจวัด หลังจากทำการทดลองเดิมซ้ำๆหลายครั้งก็จะสามารถดึงค่าสัมบูรณ์ของอัตราเร่งจากแรงโน้มถ่วงโลก (g) ที่ผ่านการเฉลี่ยทางสถิติออกมาและสามารถใช้เฝ้าสังเกตอย่างต่อเนื่อง บันทึกของค่าความเร่งในช่วงเวลาต่างๆจากทั้งสามแกนตำแน่งจะถูกนำมารวมกันเพื่อหาความเร็วขณะหนึ่งและระยะห่างจากจุดตั้งต้น ผลกระทบทางตรงต่อสังคม: ยานพาหนะแบบพรางตัว ดาวเทียมเข้าถึงไม่ได้สำหรับเรือดำน้ำแบบจมมิด โครงสร้างพื้นฐานการขนส่งลำเลียงน้ำมันที่อันตราย การนำทางยานอวกาศความแม่นยำสูง ...

(English) การวัดอัตราเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเชิงควอนตัม

การวัดอัตราเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเชิงควอนตัม เทคโนโลยีขั้นปัจจุบัน: เครื่องวัดค่าสัมบูรณ์ของอัตราเร่งจากแรงโน้มถ่วงที่มีความแม่นยำสูงล้ำสำหรับงานภาคพื้นดิน การวัดการแทรกสอดเชิงควอนตัมอาศัยการสอดคล้องกันของสถานะทับซ้อน โดยเมื่อส่วนที่กระทำการแทรกสอดนั้นเป็นอะตอมเย็นแทนที่จะเป็นแสง การควบคู่ที่แข็งแรงกับสิ่งแวดล้อมอันเนื่องมาจากสภาพการเกิดขั้ว โมเมนต์แม่เหล็ก และ ภาคตัดขวางการกระเจิง ที่ให้ค่าสูงของอะตอมเย็น ทำให้ได้มาซึ่งเครื่องมือวัดที่มีความไวและความแม่นยำที่ดีที่สุดในปัจจุบัน การเกษตรและการจัดการอาหาร การบริหารจัดการน้ำ ความพร้อมใช้ของน้ำที่ใช้ได้ ทั้งน้ำผิวดินและน้ำบาดาลมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์สำหรับวิสาหกิจของกองทัพทุกระดับ การดำเนินการทางทหารที่ประสบความสำเร็จนั้นเกี่ยวข้องกับการจัดหาน้ำที่เพียงพอให้กับทหารและสัตว์ที่เกี่ยวข้องในพื้นที่ซึ่งเกี่ยวข้องกับสิทธิการใช้น้ำของผู้มีส่วนได้ส่วนเสียและเทคโนโลยีการตรวจจับใหม่เพื่อวางแผนการจัดการน้ำที่แม่นยำยิ่งขึ้น เทคโนโลยีควอนตัม: อะตอมรูบิเดียม-85 ที่ถูกทำความเย็นด้วยเลเซอร์ถูกปล่อยให้ตกอิสระในระบบสุญญากาศระดับสูงในเวลาเดียวกับที่ห้วงรามานสองโฟตอนทำการแยก สลับสถานะและรวมกลุ่มอะตอมเข้าด้วยกันใหม่ ณ หน้าต่างสังเกตุการณ์สุดท้าย ฟังก์ชันคลื่นของสองเส้นทางที่แยกจากกันจะเกิดการแทรกสอดและประชากรในสถานะพื้นและสถานะพื้นกึ่งเสถียรจะถูกวัด หลังจากการทดลองซ้ำๆหลายครั้งก็จะได้รับค่าสัมบูรณ์ของอัตราเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกผ่านการเฉลี่ยทางสถิติออกมาและสามารถสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงของค่า g ที่สัมพันธ์กับการแกว่งของระดับน้ำ ความแม่นยำที่ต้องการเพื่อประกันอนาคตของการเกษตรแห่งชาติอยู่ที่ค่าประมาณ 5×10-8 เท่าของค่า g ผลกระทบทางตรงต่อสังคม: พลวัตของระดับน้ำผิวดินและใต้ดิน ระดับน้ำผิวดินทั่วโลก การจัดการน้ำดื่ม ความมั่นคงของกองทัพบก การจัดการความขัดแย้งเรื่องน้ำในระยะสั้น และการรักษาสันติภาพ การใช้ประโยชน์อื่น ๆ: ลดความยากจน เพิ่มรายได้ และปรับปรุงความมั่นคงด้านอาหาร การจัดการน้ำในระยะยาว...

(English) การวัดทางไฟฟ้าเชิงควอนตัม

การวัดทางไฟฟ้าเชิงควอนตัม สภาพการเกิดขั้ว (Polarizability) และ ไดโพลโมเมนต์ทางไฟฟ้า (electric dipole moment) ของสถานะริดเบิร์ก (Rydberg state) ที่ระดับ n7 และ n2 มีความไว (sensitive)อย่างสูงต่อสนามไฟฟ้า การประยุกต์ใช้ด้านการป้องกันและความปลอดภัย เครื่องรับสัญญาณวิทยุควอนตัม ริดเบิร์กอะตอม (Rydberg atom) มีคุณสมบัติของการถูกกระตุ้นในสถานะสูง (highly excited) เป็นระบบทางควอนตัมมีความไวอย่างยิ่งหยวด ซึ่งคุณสมบัตรเด่นดังกล่าวของ ริดเบิร์กอะตอมนี้ สามารถนำไปสู่การก้าวพ้นขีดจำกัดต่างๆของ ระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม ในแง่ของความจุของช่องสัญญาณการสื่อสาร ความไว และช่วงความถี่ ที่มีแนวโน้มเหนือกว่าเทคโนโลยีที่ใช้ในปัจจุบันข้อเสนอนี้เสนอการพัฒนาเซ็นเซอร์ (sensor) สนามไฟฟ้า แบบเคลื่อที่ได้และไม่สามารถตรวจจับได้ ที่สามารถทำงานได้ที่ช่วง สเปกตรัมความถี่ 0-100 GHz เทคโนโลยีควอนตัม: คลื่นความถี่วิทยุ (Radio frequency:...

การวัดสนามแม่เหล็กเชิงควอนตัม

การวัดสนามแม่เหล็กเชิงควอนตัม จากความสำเร็จเมื่อไม่นานมานี้ในการวัดสนามแม่เหล็กเชิงควอนตัมให้มีแม่นยำในระดับที่ต่ำกว่าเฟมโตเทสลา ซึ่งที่เกิดขึ้นได้ในสภาวะปลอดจากการหย่อนคลายเนื่องจากการแลกเปลี่ยนสปิน (spin-exchange relaxation free, SERF) ทำให้สามารถวัดค่าสนามแม่เหล็กที่มีค่าต่ำมากซึ่งด้วยเทคโนโลยีเครื่องวัดสนามแม่เหล็กเดิมนั้นจะไม่สามารถวัดได้ แม้กระนั้นมีข้อจำกัดเชิงทฤษฎีที่ทำให้ไม่สามารถวัดค่าสนามแม่เหล็กที่ในระดับที่ต่ำกว่าอัตโตเทสลา (10-15 Tesla) เซนเซอร์สนามแม่เหล็กเชิงควอนตัมนี้สามารถถูกย่อขนาดให้เล็กลงได้ ซึ่งจะทำให้เกิดบรรทัดฐานใหม่ในการตรวจวัดสนามแม่เหล็กสำหรับงานด้านต่างๆที่เกี่ยงข้อง ทั้งนี้ส่วนประกอบและอุปกรณ์ส่วนใหญ่ของเครื่องวัดสนามแม่เหล็กเชิงควอนตัมนั้นสามารถพัฒนาได้ที่ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีควอนตัม มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ส่งผลให้การพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างเซนเซอร์สนามแม่เหล็กเชิงควอนตัมนั้นเป็นไปได้ด้วยราคาที่เหมาะสม การประยุกต์ทางการแพทย์ เครื่องสแกนสมองและหัวใจ เครื่องวัดสนามแม่เหล็กเชิงอะตอมที่มีความไวสูงจะถูกพัฒนาให้สามารถบันทึกสัญญาณคลื่นแม่เหล็กจากสมองและหัวใจได้ เมื่อนำเซนเซอร์หลายตัวมาประกอบเข้าด้วยกัน คล้ายกับตัวต่อ LEGO สามารถนำมาใช้สแกนวัดสัญญาณคลื่นแม่เหล็กสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่ การตรวจวัดสัญญาณคลื่นแม่เหล็กเชิงควอนตัมนั้นจะทำให้ “เห็น” ว่ามีอะไรเกิดขึ้นภายในสมองซึ่งเป็นระบบที่ประกอบด้วยเซลล์ประสาท 86 พันล้านตัวที่มีจำนวนจุดเชื่อมโยงมากถึง 1015 จุด โดยเป็นการตรวจวัดจากภายนอกแบบไม่รุกล้ำร่างกาย เทคโนโลยีควอนตัม: ความหนาแน่นสนามแม่เหล็กที่มีผลต่อกลุ่มอะตอมรูบิเดียม-85 ซึ่งอยู่ในสภาวะ SERF จะถูกวัดผ่านการบันทึกการเปลี่ยนแปลงความเข้มของเลเซอร์เนื่องจากการหมุนของแกนโพลาไรเซชันของอะตอม ผลกระทบทางตรงต่อสังคมs: การตรวจวินิจฉัยและการรักษาโรคสำหรับโรคทางสมองในระยะแรก ได้แก่ การบาดเจ็บในสมอง ลมบ้าหมู กล้ามเนื้ออ่อนแรง ปลอกประสาทในสมองเสื่อม โรคสมองเสื่อม รวมทั้งการเสื่อมของระบบประสาท พากินสัน โรคฮันติงตัน ออทิสซึม โรคอัลไซเมอร์ โรคสมองฝ่อ...